Instrumentación aplicada a la edificación (3) Inclinómetros

2. DEFORMACIÓN CON RESPECTO AL EJE VERTICAL

2.2 INCLINÓMETROS

DESCRIPCIÓN DEL INSTRUMENTO

“Los inclinómetros son instrumentos muy versátiles y útiles para medir desplazamientos tanto verticales como horizontales de una masa de suelo o roca, y también para monitorear la estabilidad de terraplenes y taludes. El inclinómetro mide el cambio de pendiente de una guía colocada dentro de un sondeo o en un relleno, mediante el paso de una sonda guiada o fija en su interior.

instrumentacion-inclinometro-01Se colocan generalmente alineados en secciones longitudinales paralelos a la corona y en secciones transversales aguas abajo, en laderas y taludes, en los vertedores,  obras de toma, de excedencia y de desvío”1.

APLICACIONES.

“Los inclinómetros se utilizan para controlar los movimientos del subsuelo y deformaciones. Las aplicaciones típicas incluyen:

• La detección de zonas de movimiento y de establecer si el movimiento es constante, la aceleración, o respondiendo a las medidas correctivas.

• Comprobar que las deformaciones son dentro de los límites de diseño, que puntales y anclajes están funcionando como se esperaba, y que los edificios adyacentes no se ven afectados por los movimientos de tierra.

• Verificación de la estabilidad de las presas, estribos de la presa, y las pendientes ascendentes durante y después del embalse.

• Monitoreo de los perfiles de asentamiento de terraplenes, fundaciones y otras estructuras”2.

FUNCIONAMIENTO DEL INSTRUMENTAL.

“Para iniciar la instalación inclinométrica es necesario realizar un sondeo en el terreno. Aprovecharemos este sondeo para determinar valores muy importantes como la estratigrafía y la altura de nivel freático. Aunque de antemano conozcamos globalmente estos valores, por contar con un estudio geotécnico previo, nos será muy útil saber con exactitud su definición en el punto concreto donde efectuaremos la medición ya que podría ser sensiblemente diferente la configuración de los estratos o la altura de nivel freático.

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Es importante ubicar correctamente el punto o puntos de medición elegidos. Si lo que queremos es determinar cómo afecta el movimiento interno de un talud a una edificación, el inclinómetro o inclinómetros deben situarse fuera del terreno influenciado por la cimentación de dicho edificio. Si por el contrario, queremos monitorear cómo afecta una cimentación a un terreno, al contrario que en el caso anterior, deberían ubicarse dentro del radio de afección.

Los puntos de prospección deben ser suficientes para abarcar, en superficie, toda la zona a monitorear. Respecto a la profundidad, debe ser más que suficiente para alcanzar el estrato donde no haya ninguna duda de que el terreno es estable. Debemos tener especial cuidado con la profundidad que alcanza el inclinómetro, ya que no es lo más costoso de la técnica y si no alcanzamos la zona estable no podríamos hacer nada por corregirlo a posteriori. La perforación debe ser lo más vertical posible, si bien no deben preocupar las posibles desviaciones ya que la medición que realizaremos es incremental, es decir, no se relaciona con la vertical teórica sino con la medición inicial o cero.

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Las tuberías inclinómetricas son las denominadas guías por las que se desplazará el elemento de medición. Estas tuberías están fabricadas generalmente por materiales metálicos aunque actualmente están siendo sustituidas por materiales plásticos. Cada par de guías opuestas marcan un eje de medida perpendicular al otro. De este modo tendremos los ejes A y B. Lo normal es orientar sensiblemente uno de estos ejes a la dirección teórica del movimiento, aunque no es del todo necesario.

La tubería dispone en la perforación con un cierre estanco superior y se introduce mortero fluido o lechada de cemento entre la perforación y el tubo, de modo que este quede fijado al terreno y no existan holguras. En superficie se coloca una tapa metálica a nivel del suelo para proteger el sistema.

Antes de realizar la primera medición o medición cero, que nos servirá de referencia, es necesario que el mortero o lechada de cemento se endurezca, por lo que tendremos que esperar algunas horas”3.

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TIPOS DE INCLINÓMETROS.

– INCLINÓMETROS VERTICALES FIJOS:

“Los inclinómetros verticales fijos han sido utilizados para el seguimiento continuo de zonas afectadas por fenómenos particularmente críticos. Se instalan en el interior de una tubería inclinométrica a diferentes profundidades y permiten medir la deformación del tubo debida a los movimientos del subsuelo”4.

“Los inclinómetros verticales fijos consisten en una serie de sondas, colocadas dentro de la guía a diferentes profundidades unidas mediante una barra. Los inclinómetros fijos reducen considerablemente el trabajo de campo, disminuyen los errores y tienen la gran ventaja en la automatización. Los datos obtenidos se pueden recuperar en forma remota y el sistema se puede  programar para la detección de alertas. Los inclinómetros fijos usan sensores MEMS, uniaxiales  o biaxiales; presentan una buena estabilidad a la temperatura, debido a que las sondas y los cables permanecen dentro del tubo guía.

El procesamiento de datos y los tubos guía utilizados son similares a los inclinómetros verticales. No obstante, en los inclinómetros fijos las sondas se pueden extraer para efectuar reparaciones. Además, se usan eficientemente en combinación con las sondas móviles para satisfacer necesidades específicas del proyecto de  instrumentación”5.

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Un sistema de inclinómetro fijo consta de:

  • Tubos guía

  • Un sensor o serie de sensores.

  • Un tubo de conexión o una serie de tubos de conexión.

  • Un par de ruedas superior, un par de ruedas inferiores y un conjunto de pares de ruedas intermedias.

  • Cable conductor.

  • Cable de suspensión.

  • Cable de seguridad.

  • Juego de herrajes metálicos de seguridad.

  • Unidad portátil de lectura.instrumentacion-inclinometro-05

-INCLINÓMETROS HORIZONTALES FIJOS:

“Los inclinómetros horizontales fijos se componen de uno o varios sensores dispuestos en serie en una ubicación definida y colocados en forma horizontal dentro un tubo guía, alineando las ranuras con respecto a la vertical, que a su vez se instala dentro de una zanja para registrar la inclinación con respecto a la horizontal con objeto de determinar asentamientos o expansiones del suelo circundante.

El mecanismo de las ruedas inferiores de los sensores es fijo y se apoyará en la ranura inferior del tubo guía, mientras que las que deslizan en la ranura superior son móviles. Para la instalación, se marca el orden y los componentes por utilizar, se introduce al tubo guía sensor por sensor mediante empuje y después tirando de ellos para que se mantengan en tensión y dentro de su posición definitiva, cuidando que los cables no se crucen o doblen y manteniéndolos  expuestos para continuar con la conexión del siguiente.

Para recuperar los sensores, se desmontan uno por uno debido a que se puede correr el riesgo de dañar el mecanismo de las ruedas si se trata de realizarlo en un  solo paso”6.

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ESPECIFICACIONES TÉCNICAS.

A la hora de conocer las características técnicas más generales de los inclinómetros, debemos atender al sensor con el que trabajan, ya que será quien determine sus propiedades. Tanto los inclinómetros fijos verticales como los inclinómetros fijos horizontales pueden trabajar con sensores magnetoresistivos y con sensores servoacelerómetros.

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Trabajo Fin de Grado ANÁLISIS DE LA INSTRUMENTACIÓN APLICADA A LA EDIFICACIÓN cedido por María del Carmen Gómez López, Ingeniero de la Edificación (margomlop5@gmail.com)

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CITAS BIBLIOGRÁFICAS.
1: Comisión Nacional del Agua. Medición de Movimientos Internos. Inclinómetros. En: Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales, Boulervard Adolfo Ruiz Cortines. Manual de Mecánica de Suelos. Instrumentación y Monitoreo del Comportamiento de Obras Hidráulicas. Vol.1 Tlalpan, México,D.F. 2012. PÁG. 1-135.
2: Slopeindicator.com. España: Slope Indicator: 2014(citado 23 abril 2015) Disponible en:  http://www.slopeindicator.com/index.php
3: Patologiasconstruccion.net. España: Patologías Construcción: 2015(citado 23 abril 2015). Disponible en: http://www.patologiasconstruccion.net/2015/03/inclinometros-descripcion-uso-y-recomendaciones-1/
4: Sisgeo. Inclinómetros y péndulos. Catálogo Sisgeo. 2014 Vol:(2):9-10.
5: Comisión Nacional del Agua. Medición de Movimientos Internos. Inclinómetros. En: Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales, Boulervard Adolfo Ruiz Cortines. Manual de Mecánica de Suelos. Instrumentación y Monitoreo del Comportamiento de Obras Hidráulicas.Vol.1 Tlalpan, México, D.F. 2012. PÁG. 1-135.
6: Comisión Nacional del Agua. Medición de Movimientos Internos. Inclinómetros. En: Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales, Boulervard Adolfo Ruiz Cortines. Manual de Mecánica de Suelos. Instrumentación y Monitoreo del Comportamiento de Obras Hidráulicas. Vol.1 Tlalpan, México, D.F. 2012. PÁG. 1-135.